猎鹰 9 号火箭第一级受控垂直着陆的艺术概念图。图片来源：SpaceX
（文/Stephen Clark）SpaceX 公司的工程师计划，在北京时间 4 月 19 日凌晨准备发射的猎鹰 9 号运载火箭上，对第一级火箭试验一种新型的回收方式——在火箭发射几分钟后，利用火箭助推将第一级火箭溅落在大西洋上。SpaceX 的猎鹰 9 号运载火箭最终要想实现可重复使用，这次试验将是朝着这一目标迈出的坚实一步。
SpaceX 公司谨慎地将回收第一级火箭的尝试称为一次“试验”，因为完全回收成功的可能性只有 3 到 4 成。
“完整回收第一级完全是试验性的，”SpaceX 公司任务保障副总裁汉斯·柯尼格斯曼（Hans Koenigsmann）说，“它与首要任务没有任何关联。”
SpaceX 希望，可重复使用能够进一步降低该公司猎鹰 9 号运载火箭的发射成本。尽管目前，SpaceX 的发射成本已经是许多竞争者发射成本的几分之一了。
此次发射原定于北京时间 4 月 15 日凌晨4:58，从卡纳维拉尔角的 40 号发射塔台发射升空。但由于氦泄漏等技术原因，发射被推迟到了 4 月 18 日凌晨。此次任务将发射一艘龙式货运飞船，将 2.4 吨重的货物和设备送往国际空间站。
不过，猎鹰 9 号运载火箭发射升空不到 3 分钟内，等第一级关机并与上面级分离后不久，直径 12 英尺（约 3.66 米）的第一级火箭将重新点燃若干火箭发动机，用于减速制动。
几分钟后，第一级火箭将在距离水面不高的地方再次点燃一台发动机，使火箭以较慢的速度溅落到大西洋中。具体的溅落地点预计会在卡纳维拉尔角东北大约几百千米处，差不多就在佐治亚州－南卡罗来纳州边界的正东方。
第一级火箭配备了 4 条由碳纤维和铝蜂窝板制成的着陆支架。25 英尺（约 7.62 米）高的支架将外伸出，在第一级火箭下落的过程中展开。
柯尼格斯曼说：“我们会派一艘船前往溅落海域，我们将进行一次再入点火和一次着陆点火。”他还表示，这次试验会把大西洋当成一个真正的着陆场来进行。
回收组将在现场待命，不论溅落的第一级火箭是否完好无损，都会在第一时间将它打捞出水，送往 SpaceX 公司做分析之用。
该公司希望能够在 2014 年年底之前，完成猎鹰 9 号火箭第一级的可控回收，使其准确降落在距离火箭发射地不远的着陆点。不过柯尼格斯曼承认，这个目标有点野心勃勃，很大程度上要取决于此次水上降落的尝试能否顺利。柯尼格斯曼说：“重点在于收集这些试验的数据，分析所有步骤是否进展顺利。”
这并不是 SpaceX 首次尝试回收猎鹰 9 号火箭的第一级。
猎鹰 9 号运载火箭，第一级上已经加装了 4 条着陆支架。图片来源：SpaceX
猎鹰 9 号火箭在 2010 年首次发射时，配备了降落伞以减缓第一级落入海洋时的速度，但第一级火箭没能挺过再入大气层时遭遇的空气阻力。
2011 年，SpaceX 披露了一种完全不同的、回收第一级火箭的方式。
猎鹰 9 号第一级火箭的发动机会在飞行中再次点火，引导火箭返回发射场附近的某处着陆区域，利用着陆支架垂直降落到地面。
SpaceX 公司已经设计了两款可重复使用运载火箭的试验台原型机，并在该公司位于美国得克萨斯中部的试验场进行了多次跳跃飞行。高空测试很快也将在美国新墨西哥州的白沙试验场进行。
2013 年 10 月 7 日，SpaceX 的蚱蜢火箭在试验场完成了最后一次试飞，垂直爬升到 744 米高空并悬停之后，又垂直落回发射台。这是该公司为可重复使用的火箭开发的试验台原型机之一。注意，此段视频为试飞实拍，并非 CG 动画！视频来源：SpaceX
2013 年 9 月，SpaceX 升级之后的猎鹰 9 号 v1.1 运载火箭在加利福尼亚首次执行发射任务时，曾经尝试过第一级火箭的水上回收。
在去年 9 月的发射过程中，第一级火箭的 9 台 Merlin 1D 发动机熄火并与第二级火箭分离之后，第一级火箭再次点燃了其中的 3 台发动机用于制动，以降低火箭落回大气层时的速度。
第一级火箭位于中央的发动机几分钟后再次点火，在溅落入海前进一步降低火箭的速度，但火箭的旋转使得发动机燃料供应不足，此次点火的持续时间被缩短了。SpaceX 表示，是旋转产生的离心力使燃料无法进入燃料管，导致发动机燃料供应不足以至于提前关机，从而令火箭第一级砸在水面上，最终四分五裂。
“我们是在一步一步做这件事，所以我们会查看这次试验的结果，对时间线进行调整，做出一些改变——基本上算是改进，”柯尼格斯曼说，“整体目标就是要在今年年底实现在陆地上降落，不过，那是一项艰巨的挑战，如果我们能够攻克它，我们会超级兴奋。”
美国航空航天局（NASA）空间站项目主管迈克·苏弗雷迪尼（Mike Suffredini）说，在确定对火箭的首要任务（将龙式飞船送往空间站）“不会产生任何明显影响”之后，NASA 批准了 SpaceX 公司在第一级火箭上安装着陆支架的做法。
着陆支架展开之后是这个样子的。图片来源：SpaceX
苏弗雷迪尼说：“与 1.1 版的猎鹰 9 号火箭的整体性能相比，增加的这点质量小到不值一提。”
按照苏弗雷迪尼的说法，NASA 官方费尽了心思才确保这些支架不会在火箭上升的过程中提前展开。
在跳过了去年 12 月和今年 1 月的两次商业卫星发射任务之后，SpaceX 公司选择此次龙式飞船的发射，作为带支架的猎鹰 9 号运载火箭的首飞。官方说法是，那两次商业发射任务需要动用猎鹰 9 号火箭的全部推力，才能把那两颗通讯卫星送往地球同步轨道的转移轨道，这也是猎鹰 9 号火箭首次（和第二次）发射地球同步轨道卫星。
柯尼格斯曼表示，在那两次商业发射中，SpaceX 也做过一些有限的试验，对猎鹰 9 号第一级上的火箭发动机进行了重新点火，但火箭没有携带足够的推进燃料用于执行完整的第一级再入大气层减速流程。
SpaceX 公司提出的猎鹰 9 号运载火箭完全回收方案，在一些竞争对手看来，完全是天方夜谭。视频来源：SpaceX
对于 SpaceX 公司创办人兼 CEO 伊隆·马斯克（Elon Musk）推动的这项火箭重复使用技术，国际发射市场上还没有一家竞争对手看好它在短期内的技术可行性及经济潜力。
“毫无疑问，这是一个天方夜谭，”一直在向商业市场出售阿特拉斯 5 型火箭的洛克希德－马丁公司发射服务部主管罗伯特·克利夫（Robert Cleave）说，“从上世纪 60 年代起，这就是一个天方夜谭。我们拥有过一些可以重复利用的东西。航天飞机就是可以重复利用的，但价格并不是最好的。”
克利夫说，洛克希德－马丁公司从来不会对火箭的可重复利用说不。
“这里涉及到材料科学，涉及到控制，然后还涉及到运行效率的问题，因为要回收什么东西的话，你就得把更多的重量发射入轨，”克利夫说，“今天我们能做到吗？我们必须对物理定律作更多的研究，才能做到这一点。”
“现实是，在未来 10 年内，除了猎鹰火箭，我认为没有人会追求可重复使用性，”国际发射服务公司总裁菲尔·斯莱克（Phil Slack）如是说。这家总部设在美国的俄罗斯公司向市场提供俄罗斯质子火箭的商业发射服务。
“未来，事情有可能发生变化，但就质子火箭以及我们下一代的安加拉火箭而言，那些都是一次性的运载火箭，”斯莱克说，“至少在近期的未来，我们没有关注重复使用火箭的计划。”
阿丽亚娜太空公司（Arianespace）的主席兼 CEO 斯蒂芬·以色列（Stephane Israel）也说，可重复使用不在这家法国发射服务公司未来几十年的计划之内。
“就可重复使用而言，欧洲是有一些能力的，因此技术是现成的，但实际上，在考虑阿丽亚娜的发展路线时，我们不会把宝押在可重复使用上，”以色列说，“我们在关注这一点，但这不是我们的商业模式能够吸引人的主要卖点。我们会密切关注这件事情的进展。”
编译自：Spaceflightnow.com，Recovery crews positioned to retrieve Falcon 9 first stage
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